Nghiên cứu ảnh hưởng chất thải của phòng thí nghiệm chung đến môi trường và chất lượng, độ an toàn của thực phẩm là động thực vật được nuôi trồng ở khu vực xung quanh

Trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, rất nhiều ngành, nghề phải sử dụng đến hóa chất với số lượng ngày càng nhiều và chủng loại ngày càng phong phú, trong đó có nhiều loại hoá ch

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ô nhiễm môi trường (ÔNMT) đang là vấn đề mang tính chất toàn cầu Môi trường ô nhiễm có ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ và cuộc sống của con người Vì vậy việc tìm h0iểu nguyên nhân, cũng như việc tìm ra những giải pháp nhằm bảo vệ và cải thiện chất lượng môi trường sống là việc làm cần thiết,

có ý nghĩa thiết thực đang được cả nhân loại quan tâm

Trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, rất nhiều ngành, nghề phải sử dụng đến hóa chất với số lượng ngày càng nhiều và chủng loại ngày càng phong phú, trong đó có nhiều loại hoá chất là độc hại, nguy hiểm có khả năng gây ra những ảnh hưởng xấu đối với môi trường, sinh vật và sức khoẻ con người Trên thực tế, sự ô nhiễm hóa chất thải đã gây ra những thảm hoạ với qui mô lớn và ảnh hưởng lâu dài tới con người Ví dụ như: Sự cố rò rỉ hoá chất MIC tại nhà máy sản xuất thuốc trừ sâu Carbide tại Bhopal Ấn Độ, vụ cháy công ty hoá chất Sandoz-Đức, thảm họa chất độc Dioxin ở Việt Nam…[14]

Chúng ta đã biết đến các loại chất thải gây ÔNMT như chất thải công nghiêp, nông nghiệp, y tế, sinh hoạt… song những nghiên cứu về chất thải phòng thí nghiệm (PTN) chung phục vụ hoạt động đào tạo và nghiên cứu khoa học có ảnh hưởng đến môi trường và sinh vật ra sao thì vẫn ít được quan tâm nghiên cứu Phòng thí nghiệm chung là một cụm từ chỉ hệ thống các phòng thí nghiệm phục vụ đào tạo, nghiên cứu khoa học của các cơ sở đào tạo như đại học, cao đẳng, trung học chuyên nghiệp, trường dạy nghề….thuộc các lĩnh vực sinh học, hoá học, vật lý, môi trường, y học, nông nghiệp, lâm nghiệp…

Số lượng PTN chung ở nước ta ngày càng tăng, hàng năm mỗi PTN có thể

sử dụng đến hàng trăm loại hoá chất, có những loại lên đến hàng kg (hay vài lít) thậm chí còn cao hơn nữa đặc biệt ở các PTN lớn Ước tính mỗi năm tại một cơ

sở đào tạo có phòng thí nghiệm, hàng nghìn lượt sinh viên, học viên, nghiên cứu

sinh và các nhà khoa học đến đây làm thí nghiệm phục vụ cho các dự án, đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ Song điều đáng nói là ở nước ta hiện nay, đa số chất thải PTN, nhất là chất thải PTN của trường học không được xử lí mà được

đổ trực tiếp ra môi trường nơi dân cư sinh sống hoặc nơi sản xuất ra nông sản thực phẩm dùng cho người Mặc dù về lượng thì chất thải nói chung và nước thải PTN nói riêng là không lớn nhưng lại chứa nhiều chất độc hại như kim loại nặng (KLN), các chất gây đột biến, gây ung thư…, đặc biệt là với thời gian sử dụng PTN thường xuyên, lâu dài thì chất thải PTN rất có thể sẽ tích luỹ ngày càng nhiều và tiềm ẩn là một trong những nguy cơ gây ÔNMT

Thái Nguyên là tỉnh có nhiều trường đại học, cao đẳng, trung học chuyên nghiệp,các trung tâm nghiên cứu, trường dạy nghề… Có những trường đại học

đã hoạt động được trên 40 năm, nước thải PTN của các cơ sở này đều theo hệ thống cống rãnh đổ ra ngoài môi trường Thậm chí, tại một số phòng thí nghiệm, nước thải được đổ trực tiếp vào ao nuôi thuỷ sản hoặc theo mương vào ruộng lúa, ruộng rau… Liệu những thực phẩm khai thác từ những ao, ruộng hay vườn này có đảm bảo chất lượng dinh dưỡng vốn có và đạt các tiêu chuẩn về vệ sinh an toàn thực phẩm hay không đang còn là một câu hỏi chưa có lời đáp Đã

có một vài tác giả nghiên cứu và cho biết rằng thực vật (rau thực phẩm) và các loại động vật thuỷ sinh (dùng làm thực phẩm cho người) được trồng, nuôi xung quanh khu vực có PTN chung hoạt động có sự tồn lưu KLN cao hơn TCCP và cao hơn nhóm đối chứng (trồng và nuôi ở khu vực không có PTN chung) [46]

Như vậy, nước thải PTN chung có phải là nguyên nhân trực tiếp gây những ảnh hưởng này hay không cần có cơ sở khoa học làm bằng chứng để trả lời một cách thỏa đáng và chặt chẽ Vì lý do đó, chúng tôi tiến hành đề tài

“Nghiên cứu nước thải phòng thí nghiệm chung ảnh hưởng đến chất lượng,

độ an toàn của thực phẩm là động vật, thực vật thí nghiệm” nhằm góp phần

tìm ra bằng chứng khoa học cho việc kết luận có hay không ảnh hưởng của nước

thải PTN chung đến chất lượng và độ an toàn của thực phẩm được nuôi trồng trong khu vực kề cận các cơ sở thí nghiệm

Mục tiêu nghiên cứu:

Đánh giá thực nghiệm sự ảnh hưởng của nước thải phòng thí nghiệm chung trong một số cơ sở giáo dục đại học tại thành phố Thái nguyên đến chất lượng và độ an toàn của thực phẩm là thực vật và động vật thuỷ sinh

Nội dung nghiên cứu:

1 Xác định tính chất, thành phần của nước thải các PTN chung, đặc biệt chú ý đến các thành phần chất thải độc hại cho môi trường như kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh ;

2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải PTN chung đến sự sinh trưởng và một số chỉ tiêu về chất lượng và độ an toàn của thực phẩm thực vật thí nghiệm như cây chè và cây rau cải trắng;

3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải PTN chung đến sự sống, chất lượng dinh dưỡng và độ an toàn của thực phẩm là động vật thủy sinh thí nghiệm như cá, ốc, trai;

4 Đề xuất một số giải pháp nhằm giảm thiểu tác hại của chất thải phòng thí nghiệm chung đến môi trường xung quanh

Phần 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 VÀI NÉT VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỰ Ô NHIỄM NƯỚC TẠI VIỆT NAM

VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.1.1 Khái niệm về ô nhiễm môi trường và ô nhiễm nước

Ô nhiễm môi trường (ÔNMT) là tình trạng môi trường bị ô nhiễm bởi

các chất hoá học, sinh học… gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và các cơ

- Ô nhiễm tiếng ồn do tiếng ồn của xe cộ, máy bay, tiếng ồn công nghiệp,

và dạng ô nhiễm phóng xạ

Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều hướng xấu đi các tính chất vật lý,

hoá học, sinh học của nước với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại đối với con người và sinh vật

Xét về tốc độ lan truyền và qui mô ảnh hưởng thì ô nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì ô nhiễm nguồn nước là nguyên nhân gây tử vong lớn nhất trong số các vấn đề về môi trường [67]

1.1.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm nước

- Đối với nước bề mặt:

Khi nghiên cứu về thành phần và chất lượng nước bề mặt, Theo WHO đã đưa ra cách phân loại và nguyên nhân các loại nhiễm bẩn nước như sau:

+ Nước nhiễm bẩn do vi trùng, vi rút và các chất hữu cơ gây bệnh Nguồn nhiễm bẩn này có trong các chất thải của người và động vật, trực tiếp hoặc gián tiếp đi vào nguồn nước Hậu quả là các bệnh truyền nhiễm như tả, thương hàn, lỵ… sẽ lây lan thông qua môi trường nước, ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng + Nhiễm bẩn nước do các chất hữu cơ phân huỷ từ động thực vật và các chất thải trong nông nghiệp Các chất thải này tuy không trực tiếp gây bệnh nhưng lại là môi trường tốt cho các vi trùng, vi rút hoạt động và chính từ chỗ đó

mà bệnh tật lây lan thông qua môi trường nước

+ Nhiễm bẩn do các chất thải công nghiệp, chất thải rắn có chứa các chất độc hại của các cơ sở công nghiệp như phenol, xyanua, crom, cadimi, chì, kẽm… Các chất này tích tụ dần trong nguồn nước và gây ra những tác hại lâu dài

+ Nguồn ô nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ trong quá trình khai thác, sản xuất, chế biến và vận chuyển làm ô nhiễm nặng nguồn nước bề mặt và gây trở ngại lớn trong công nghệ xử lý nước bề mặt

+ Nhiễm bẩn nước do các chất tẩy rửa tổng hợp trong sinh hoạt và trong công nghiệp tạo ra ngày càng nhiều các chất hữu cơ không có khả năng phân huỷ sinh học cũng gây ảnh hưởng ô nhiễm đến nguồn nước bề mặt

+ Các chất phóng xạ từ các cơ sở sản xuất và sử dụng phóng xạ như các nhà máy sản xuất phóng xạ, các bệnh viện, các cơ sở nghiên cứu và công nghiệp

có thể là vô tình hay cố ý mà các cơ sở này vẫn là những nơi gây ô nhiễm phóng

xạ cho các nguồn nước lân cận

+ Các hoá chất bảo vệ thực vật với tác dung là dùng để phòng chống sâu bọ, côn trùng, nấm…giúp ích cho nông nghiệp, nó còn mang lại tác hại

là gây ô nhiễm cho các nguồn nước, nhất là khi chúng không được sử dụng đúng mức

+ Các hoá chất hữu cơ tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp như chất dẻo, dược phẩm, vải sợi… cũng là một nguồn gây ô nhiễm đáng kể cho môi trường nước, đặc biệt những chất bền nước và rất khó tách ra khỏi môi trường nước

+ Các hoá chất vô cơ nhất là các chất dùng làm phân bón cho nông nghiệp như các hợp chất phôtphat, nitrat… là nguồn dinh dưỡng cho quá trình phì dưỡng, làm ô nhiễm môi trường nước

+ Một nguồn nước thải đáng kể từ các nhà máy nhiệt điện tuy không gây ô nhiễm trầm trọng nhưng cũng làm giảm chất lượng nước bề mặt với nhiệt độ quá cao của nó

Tóm lại nguyên nhân chủ quan gây ô nhiễm môi trường nước mặt là do tác động trực tiếp hay gián tiếp của con người, ngoài ra chất lượng nước mặt còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố khách quan như địa hình, thời tiết…[38]

- Đối với nước ngầm:

Khác với nước bề mặt, nguồn nước ngầm thường có chất lượng tốt hơn nước mặt Trong nước ngầm không có các hạt keo,các hạt cặn lơ lửng, không chứa rong tảo, chỉ tiêu vi sinh vật tốt hơn nước mặt Chất lượng nước ngầm chủ yếu chịu ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực

So với nước mặt thì nước ngầm ít chịu ảnh hưởng tác động của con người hơn, song nước ngầm cũng có thể nhiễm bẩn do các chất thải của con người Các chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, chất hoá học…theo thời gian ngấm dần vào nguồn nước, tích tụ dần và dẫn đến làm hư hỏng nguồn nước ngầm Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều chất thải bẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa thấm vào nguồn nước [38]

1.1.3 Khái niệm về nước thải

Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và

đã làm thay đổi tính chất ban đầu của chúng

Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùng đất ô nhiễm Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành: nước thải sinh hoạt, nước công nghiệp, nước thải tự nhiên và nước thải đô thị

Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học hay các cơ sở khác Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng

Nước thải công nghiệp (hay nước thải sản xuất)

Nước thải công nghiệp là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có

cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu

Nước thải tự nhiên

Nước mưa được xem là nước thải tự nhiên Ở những thành phố hiện đại, nước mưa được thu gom bằng hệ thống riêng [26]

Nước thải đô thị

Nước thải đô thị là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố Đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên [26]

1.1.4 Thành phần lý, hóa học của nước thải

* Tính chất vật lý của nước thải

Tính chất vật lý của nước thải được xác định dựa trên các chỉ tiêu: màu sắc, mùi, nhiệt độ và lưu lượng

- Màu: nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường là màu xám

có vẩn đục Màu sắc của nước thải sẽ thay đổi đáng kể nếu như bị nhiễm khuẩn, khi đó sẽ có màu đen tối

- Mùi: là do các khí sinh ra trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ

hay do một số chất được đưa thêm vào

- Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch

ban đầu, do có sự gia nhiệt vào nước từ các đồ dùng trong gia đình và các máy móc sản xuất

- Lưu lượng: thể tích thực của nước thải cũng được xem là một đặc tính vật

lý của nước thải Vận tốc dòng chảy luôn thay đổi theo ngày [26]

* Tính chất hóa học của nước thải

Các thông số thể hiện tính chất hóa học thường là: số lượng các chất hữu

cơ, vô cơ và khí Hay để đơn giản hóa, người ta xác định các thông số như: độ kiềm, BOD, COD, các chất khí hòa tan, các hợp chất N, P, các chất rắn (hữu cơ,

vô cơ, huyền phù và không tan)

1.1.5 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm nước trên thế giới và ở Việt Nam

- Trên thế giới

Do nhiều lý do khác nhau, các nguồn nước trên Trái đất ngày càng cạn kiệt Ước tính có khoảng 1/3 dân số thế giới đang sống trong tình trạng thiếu nước trầm trọng Trong khi đó, dân số gia tăng với tốc độ chóng mặt, quá trình

đô thị hoá, hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp đang khiến cho các nguồn nước ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng Nguồn nước bị ô nhiễm đã ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ con người Gần 5 triệu người chết hàng năm ở các nước đang phát triển có liên quan đến vấn đề thiếu nước sạch [65]

Trong thập niên 60, ô nhiễm nước Lục Địa và Đại Dương gia tăng với nhịp độ đáng lo ngại Ở Anh Quốc đầu thế kỷ 19 sông Tamise rất sạch, nó trở thành ống cống lộ thiên vào giữa thế kỷ này Các sông khác cũng có tình trạng tương tự trước khi người ta đưa ra các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt Trong khi

đó nước Pháp rộng hơn, kỹ nghệ phân tán, nhiều sông rộng lớn, nhưng vấn đề cũng không khác bao nhiêu Đến cuối thế kỷ 18, các sông lớn và nước ngầm nhiều nơi không còn dùng làm nước sinh hoạt được nữa, 5 000 km sông của Pháp bị ô nhiễm mãn tính Còn ở Hoa Kỳ vùng Đại hồ bị ô nhiễm nặng, trong

đó phải kể đến hồ Erie, Ontario có tình trạng ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng Ngày 13/1/2005, vụ nổ nhà máy hóa dầu ở thành phố Cát Lâm (Trung Quốc) gây ô nhiễm sông Tùng Hoa với chất benzen, mức độ ô nhiễm dầu gấp 50 lần mức độ cho phép [62]

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều nước và vùng lãnh thổ sử dụng nước ngầm bị nhiễm asen một cách trầm trọng như: Tây Bengal (Ấn Độ), Băngladesh, Đài Loan, Alaska, một số vùng ở Archentina, Canađa, Mỹ [61]

- Tại Việt Nam

Theo số liệu thống kê tại Hà Nội, tổng lượng nước thải ngày đêm lên tới

350 000 – 450 000 m3, trong đó lượng nước thải công nghiệp là 85 – 90 ngàn

m3 Tổng khối lượng chất thải sinh hoạt từ 1 800 - 2 000 m3/ngày đêm, trong khi

đó lượng thu gom chỉ được 850 m3/ngày, phần còn lại được xả vào các khu đất ven các hồ, kênh mương trong nội thành, nói chung các chất thải đều không qua

xử lý nên gây ô nhiễm; Chỉ số oxy sinh hoá (BOD); Oxy hoà tan (DO); Các chất

NH4; NO2; NO3 vượt quá quy định nhiều lần Nước ở các sông nội thành như Tô Lịch, sông Sét, sông Lừ, sông Kim Ngưu có màu đen và hôi thối Sông Nhuệ chịu ảnh hưởng nước thải của thành phố Hà Nội có các loại độc chất như: Phenol hàm lượng cao gấp 10 lần so với tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt; Hàm lượng chất hữu cơ, vi khuẩn gây bệnh cao; Ôxy hoà tan thấp Có thể nói nước sông Nhuệ đoạn thuộc Hà Nội - Hà Tây là không bảo đảm chất lượng cấp nước cho ăn uống sinh hoạt

Khu công nghiệp Lâm Thao - Việt Trì là khu vực tập trung nhiều nhà máy hoá chất, chế biến thực phẩm, dệt, giấy nên nước nhiễm bẩn đáng kể Lượng nước thải ở đây đến 168 000 m3/ngày đêm, vào mùa cạn nước sông nhiễm bẩn nặng Nhà máy Supe Lâm Thao thải 17 300 m3/ngày đêm với nước có pH = 6.0; nước có màu vàng; NaCl = 58,5 mg/l; NH4 = 2,1 mg/l; NO2 = 0,24 mg/l; Fe = 19,0 mg/l; BOD = 23,7 mg/l; COD = 74,5 mg/l; NF = 2,2 mg/l Nhà máy giấy Bãi Bằng xả hơn 144 000 m3/ngày đêm, nước có pH = 8,0; NaCl = 23,4 mg/l; H2S = 11,4 mg/l; DO = 10; BOD = 6,5 mg/l; COD = 47 mg/l Nước sông Lô từ nhà máy Giấy Bãi Bằng tới nhà máy Supe Lâm Thao bị nhiễm H2S nặng, có mùi trứng thối

Tại khu công nghiệp Thái Nguyên, nguồn nước thải ở đây bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp chủ yếu từ nhà máy giấy Hoàng Văn

Thụ, Liên hiệp xí nghiệp luyện gang thép, các xưởng luyện kim loại màu, khai thác than, sắt và các ngành công nghiệp khác ở địa phương Tổng lượng nước thải ở khu vực thành phố Thái Nguyên chiếm khoảng 15% lưu lượng nước sông Cầu về mùa cạn Trong khu công nghiệp này đáng lưu ý hơn cả là nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ có pH = 8,4 – 9,0 và hàm lượng NH4 là 4 mg/l hàm lượng chất hữu cơ cao thường lớn hơn vài trăm mg/l, nước thải có màu nâu và mùi nồng, thối gây cảm giác khó chịu Nước thải nhà máy luyện gang thép có mùi phenol, hàm lượng NH4 cao từ 15 - 30 mg/l, hàm lượng chất hữu cơ cao từ 87 - 126 mg/l Ngoài ra còn có nhiều chất khác trong nước thải hỗn hợp của nhiều nhà máy và nước thải sinh hoạt gồm H2S, chất lơ lửng, kim loại nặng, xyanua, vi khuẩn [68]

Tại khu công nghiệp Nam Định: Các nhà máy dệt xả thẳng nước thải vào kênh tiêu nước sinh hoạt rồi đổ vào kênh Cốc Thành Lưu lượng nước thải khoảng 800 m3/giờ, trong đó có muối Natri, Sulphua, Natri cabonat, Sulphuaric, các chất hữu cơ chủ yếu là hồ tinh bột, cellulo, polyester, thuốc nhuộm làm nước thải có màu đen, thối [69]

Tại tỉnh Quảng Ninh chỉ tính đến việc khai thác than đã làm diện tích rừng tự nhiên giảm từ 170 000ha (năm 1972) xuống còn 126 000ha (năm 2004) Nước biển bị ô nhiễm, độ đục, hàm lượng chất lơ lửng và sự bồi lắng tăng, làm chết san hô trong vịnh Bái Tử Long, phá huỷ hệ sinh thái và đa dạng sinh học Nước mặt ở vùng Hòn Gai-Cẩm Phả về đặc điểm thuỷ hoá đã bị thay đổi cơ bản, giàu ion sunfat, giảm ion bicacbonat, nước có tính acid (pH=3,2-6,5) Nước ở khu vực Đông Triều-Uông Bí bị nhiễm khuẩn coliform với hàm lượng khá cao, hàm lượng cặn lơ lửng, sắt nitrat, BOD cũng vượt chỉ tiêu cho phép

Hoạt động quá tải của các làng nghề dẫn đến lượng chất thải và nước thải

đổ vào nguồn nước ngày càng tăng đã góp phần làm ô nhiễm nguồn nước lưu vực Điển hình ở lưu vực sông Cầu, theo thống kê chưa đầy đủ có khoảng 200 làng nghề thải các chất độc hại làm suy giảm và ô nhiễm nguồn nước sông Cầu Thái Bình hiện toàn tỉnh có tới 100 làng nghề, xã nghề đang hoạt động lượng

các chất thải, khí thải, nước thải vào môi trường cũng đang ở mức báo động Ví

dụ làng nghề chuyên dệt nhuộm khăn mặt xuất khẩu Phương La, Thái Phương, Hưng Hà, theo số liệu điều tra trung bình mỗi năm sản xuất ra 6000 tấn sản phẩm thì đã phải dùng 1 lượng hoá chất như: Nước javen 108 tấn, silicat 10 tấn, chất tẩy 2 tấn, oxy già 1 tấn, than đốt hàng trăm tấn Quá trình sản xuất 1 tấn sản phẩm đã thải ra 100 m3 nước thải mang theo các hoá chất kể trên và có mùi hôi thối, gây ô nhiễm nguồn nước sông suối, kênh mương và ao hồ [64] Qua kết quả khảo sát, phân tích của Công ty Tư vấn và Chuyển giao công nghệ môi trường Thăng Long, trong số 409 mẫu nước ngầm phân tích được lấy từ 9/9 huyện, thị xã, thành phố trên điạ bàn tỉnh Vĩnh Phúc thì các mẫu nước đều bị ô nhiễm KLN, 73 mẫu nước chứa hàm lượng Cadimi lớn hơn giới hạn cho phép từ 2-7 lần Nguyên nhân chủ yếu của tình trạng ô nhiễm này là do tình trạng khai thác nguồn nước ngầm bừa bãi [64]

1.2 CĂN CỨ ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM NƯỚC

1.2.1 Các thông số đánh giá ô nhiễm nước

1.2.1.1 Độ pH: là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước

thải Chỉ số này cho ta biết cần thiết phải trung hòa hay không và tính lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn [21] Giá trị giới hạn pH đối với nước thải loại A là 6-9, loại B là 5,5-9 và loại C là 5-9 [40]

1.2.1.2 Hàm lượng các chất rắn - Tổng chất rắn: là thành phần quan trọng của

nước thải Tổng chất rắn (Total solid - TS) được xác định bằng trọng lượng khô phần còn lại sau khi cho bay hơi mẫu nước trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở

1030C cho đến khi trọng lượng khô không đổi Đơn vị tính bằng mg/l hoặc g/l Giá trị giới hạn TS đối với nước thải loại A là 50, loại B là 100 và loại C là 200 [40]

1.2.1.3 Màu săc, Co-Pt ở pH=7: nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏ nâu

Giá trị giới hạn của Co-Pt đối với nước thải loại A là 20, loại B là 50 và loại C là cao hơn [40]

1.2.1.4 Độ đục: độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước Vi sinh

vật có thể bị hấp thụ bởi các hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn Độ đục càng cao độ nhiễm bẩn càng lớn Nước mặt có độ đục từ 20 đến 100 FTU

(Formazin Turbidity Units) và nước máy và nước uống phải đạt từ 0 đến 1 FTU (<0,05 FTU) [29]

1.2.1.5 Oxy hòa tan (Dissolved oxygen - DO): Hàm lượng oxy hòa tan là

lượng oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.v ) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo Nồng độ oxy tự do trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 ppm, và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ hoá chất, sự quang hợp của tảo và v.v Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết Do vậy, DO là một chỉ số quan

trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuỷ vực [3, 29]

1.2.1.6 Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand - BOD )

Nhu cầu oxy sinh hóa hay nhu cầu oxy sinh học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí BOD là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm của nước thải Phương trình tổng quát oxy hóa sinh học:

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O

Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản chất của chất hữu cơ, vào các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước, cũng như

một số chất có độc tính trong nước Trong thực tế, người ta không thể xác định

lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ vì như thế tốn quá nhiều thời gian mà chỉ xác định lượng oxy cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 200C,

ký hiệu BOD5 Chỉ số này được dùng hầu hết trên thế giới [3, 29]

Giá trị giới hạn BOD5 đối với nước thải loại A là 30mg/l, loại B là 50mg/l

và loại C là 100mg/l [40]

1.2.1.7 Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand-COD)

Chỉ số này được dùng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ của nước thải và sự ô nhiễm của nước tự nhiên COD được định nghĩa là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ trong nước thành

CO2 và H2O Lượng oxy này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa được xác định khi sử dụng một tác nhân oxy hóa hóa học mạnh trong môi trường axit Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ không thể bị oxy

Vi sinh vật

hóa bằng vi sinh vật do đó nó có giá trị cao hơn BOD Đối với nhiều loại nước thải, giữa BOD và COD có mối tương quan nhất định với nhau [3, 29] Giá trị giới hạn COD đối với nước thải loại A là 50mg/l, loại B là 80mg/l và loại C là 400mg/l [40]

1.2.1.8 Các chất dinh dưỡng: chủ yếu là Nitơ (N) và Phospho (P), chúng là

những nguyên tố cần thiết cho các thực vật phát triển hay chúng được ví như là những chất dinh dưỡng hoặc kích thích sinh học [29] Giá trị giới hạn của tổng

N đối với nước thải loại A là 15mg/l, loại B là 30mg/l và loại C là 60mg/l Giá trị giới hạn của tổng P đối với nước thải loại A là 4mg/l, loại B là 6mg/l và loại

C là 8mg/l [40]

1.2.1.9 Chỉ thị Cyanua (CN - ): cyanua tồn tại trong nước ở dạng CN-, HCN hay dạng hợp chất với kim loại Cyanua tự do có tính độc cao hơn so với dạng hợp chất Tính độc cao của xianua trước hết là do khả năng tạo phức bền với các loại enzym có chứa sắt Nó cũng có thể tấn công vào liên kết disulfid trong mạch của phân tử protein Nồng độ cho phép đối với cyanua trong nước uống được WHO quy định là 70 µg/l; các nước EU là 50 µg/l, còn đối với nước thải thì tùy thuộc vào dạng nước thải nồng độ giới hạn cho phép là 0,01 – 2 mg/l [29] Giá trị giới hạn của cyanua đối với nước thải loại A là 0,07mg/l, loại B là 0,1mg/l và loại C

là 0,2mg/l [40]

1.2.1.10 Các kim loại nặng (KLN): hầu hết các KLN đều có độc tính cao đối với

người và động vật Trong nước thải thường có các KLN là Pb, Hg, Cu, As, Cd, Cr…(Trình bày cụ thể ở phần sau)

1.2.1.11 Chỉ thị về vi sinh vật của nước: Trong nước thải, đặc biệt là nước thải

sinh hoạt, bệnh viện, vùng du lịch, khu chăn nuôi nhiễm nhiều loại vi sinh vật Trong đó có nhiều loài vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là bệnh về đường tiêu hóa, tả

lị, thương hàn, ngộ độc thực phẩm Chất lượng về mặt vi sinh của nước thường được biểu thị bằng nồng độ của vi khuẩn chỉ thị – đó là những vi khuẩn không gây bệnh và về nguyên tắc đó là nhóm trực khuẩn (coliform) Thông số được sử dụng rộng rãi nhất là chỉ số E.coli [29] Giá trị giới hạn của Cliform đối với nước thải loại A là 3000 MPN/100ml, loại B là 5000 MPN/l00ml và loại C là cao hơn nữa [40]

1.2.2 Một số văn bản của Nhà nước quy định về tiêu chuẩn của nước thải được phép thải ra môi trường

1.2.2.1 Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp được sử dụng tham chiếu trong đề tài

- TCVN 5945:2005 (thay thế cho TCVN 5945:1995): Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải Tiêu chuẩn này do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 147

“Chất lượng nước” biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành [40]

1.2.2.2 Tuyển tập 31 tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường bắt buộc áp dụng Trong đó có một số các tiêu chuẩn quy định đối với chất lượng nước [42] Một số tiêu chuẩn tham chiếu trong đề tài:

- TCVN 5942 – 1995: Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt

- TCVN 5944 – 1995: Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm

- TCVN 5945 – 1995: Tiêu chuẩn thải nước thải công nghiệp

- TCVN 6772 : 2000: Nước thải sinh hoạt - Giới hạn ô nhiễm cho phép

- TCVN 6773 : 2000: Chất lượng nước dùng cho thuỷ lợi

- TCVN 6774 : 2000: Chất lượng nước ngọt bảo vệ đời sống thuỷ sinh

- TCVN 6980 : 2001: Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

- TCVN 6981 : 2001: Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước hồ dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

- TCVN 6984 :2001: Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh

- TCVN 6985 : 2001: Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước hồ dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh

- TCVN 6663-14: 2000 ISO 5667-14:1998: Hướng dẫn đảm bảo chất lượng lấy mẫu và xử lý mẩu nước môi trường

- TCVN 6636 –2 : 2000 ISO 9963 – 2 : 1994: Xác định độ kiềm Cacbonat

- TCVN 6637 : 2000ISO 10530 : 1992: Xác định Sunfua hoà tan – Phương pháp

đo quang dùng Metylen Xanh

- TCVN 6638 : 2000 ISO 10048 : 1991 Xác định Nitơ – Vô cơ hoá xúc tác sau khi khử bằng hợp kim Devarda

- TCVN 6626 : 2000 ISO 11969 : 1996 XÁC ĐỊNH ASEN – Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử ( kỹ thuật Hydrua )

- TCVN 6624 – 2 : 2000 ISO 11905 – 2 : 1997 Xác định Nitơ liên kết bằng huỳnh quang sau khi đốt mẫu và Oxy hoá thành Nitơ Dioxit

- TCVN 6634 : 2000 ISO 8245 : 1999- Hướng dẫn xác định Cacbon hữu cơ tổng

số (TOC) và Cacbon hữu cơ hoà tan (DOC)

- TCVN 6620: 2000 ISO 6778 : 1984 Xác định Amoni: Phương pháp điện thề

- TCVN 6624 – 1 : 2000 ISO 11905 – 1 1997 Xác định Nitơ, Phương pháp phân huỷ mẫu bằng Perdisunfst

- TCVN 6625 : 2000 ISO 11923 : 1997 Xác định chất rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thuỷ tinh

- TCVN 6492 : 1999 ISO 10523 : 1994 Xác định pH

- TCVN 7325 : 2004 ISO 8514 : 1990- Xác định Oxy hoà tan - Phương pháp đầu đo điện hoá

- TCVN 7324 : 2004 ISO 8513 : 1983 Xác định Oxy hoà tan - Phương pháp Iod

- TCVN 5945:2005: Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải

1.3 VẤN ĐỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG

KLN được xếp vào các chất thải nguy hại hay độc chất đối với môi trường

và con người, vì chỉ cần liều lượng nhỏ khi xâm nhập vào cơ thể đã gây hại cho

cơ thể bị nhiễm độc [42], [53]

1.3.2 Ảnh hưởng của kim loại nặng đến sinh vật và con người

Vi sinh vật, thực vật, động vật, kể cả con người khi tiếp xúc với KLN đều

có thể bị nhiễm độc Phần lớn các chất độc được sinh vật đào thải ra ngoài, một phần được tồn lưu trong cơ thể, nhưng tốc độ tích tụ KLN thường nhanh hơn tốc

độ đào thải rất nhiều, nên theo thời gian lượng KLN sẽ tích luỹ trong cơ thể ngày càng nhiều Theo chuỗi thức ăn thì KLN có khả năng truyền từ sinh vật này sang sinh vật khác thuộc bậc dinh dưỡng cao hơn, kế nó trong chuỗi thức

ăn Và con người thuộc bậc dinh dưỡng cao nhất trong các bậc dinh dưỡng, có nghĩa là con người có khả năng tích luỹ và nhiễm độc cao nhất trong thế giới sinh vật [15], [42], [43]

Đối với vi sinh vật: Một số KLN ở nồng độ cao như Cd, Pb… có khả năng kìm hãm quá trình hô hấp của vi sinh vật, từ đó làm giảm sinh khối của chúng Cd làm giảm số lượng vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm Các KLN trong đất cũng ảnh hưởng mạnh đến quá trình khoáng hoá nitơ, quá trình nitrat hoá

Đối với thực vật: Nhiều tác giả cho rằng KLN có khả năng gây bệnh đốm

lá, làm giảm hoạt động của diệp lục do đó làm giảm các sản phẩm quang hợp, và ảnh hưởng tới quá trình cố định nitơ sinh học [61]

Đối với động vật và con người: KLN sau khi xâm nhập vào cơ thể, nó đi vào máu và được vận chuyển đến toàn bộ cơ thể, và nằm lại trong các bộ phận của cơ thể tuỳ theo tính chất lý hoá của các kim loại và điều kiện xâm nhập vào các bộ phận Ví dụ cadimi dễ dàng được chuyển vào gan, thận, xương, Hg lại vận chuyển dễ dàng đến hệ thần kinh… Sau khi xâm nhập và tích lũy trong cơ thể, tùy thuộc vào số lượng chất độc, đối tượng sinh vật mà mức độ ảnh hưởng

có sự khác nhau [18]

1.3.3 Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm

Đã có nhiều vụ ngộ độc KLN để lại hậu quả nặng nề như: Sự kiện ngộ độc hàng loạt ở Vịnh Manimata (Nhật Bản) năm 1953 do nhiễm độc thuỷ ngân trong thức ăn, ô nhiễm cadimi ở Cộng Hoà Liên Bang Đức những năm 70, bệnh

Itai-Itai nổi tiếng ở Nhật Bản và trên thế giới [42]

Các KLN sau khi phát tán vào môi trường chúng lưu chuyển tự nhiên, bám dính vào các bề mặt, tích luỹ trong đất, gây ô nhiễm nguồn nước Đó là căn nguyên chính dẫn đến tình trạng thực phẩm bị ô nhiễm Rau quả sẽ bị ô nhiễm

khi được trồng trên nguồn đất ô nhiễm, và tưới nước ô nhiễm Cá, tôm và các loại thuỷ hải sản khác được nuôi trong nguồn nước ô nhiễm cũng thường bị ô nhiễm Gia súc, gia cầm và các vật nuôi khác được nuôi bằng thức ăn ô nhiễm, uống nguồn nước ô nhiễm thì thịt thành phẩm cũng khó tránh khỏi ô nhiễm các KLN Ngoài ra thực phẩm còn có thể bị ô nhiễm KLN một cách trực tiếp, do bị tiếp xúc với các vật liệu dễ thôi nhiễm KLN trong quá trình sản xuất và bao gói, hay do việc sử dụng nguyên liệu chế biến không tinh khiết, các phụ gia thực phẩm có hàm lượng KLN vượt mức cho phép

Năm 1999, Vũ Thị Đào khi khảo sát rau trên địa bàn Hà Nội cho biết tần suất phân bố KLN trong 80 mẫu rau nghiên cứu ở các vùng vượt quá giới hạn cho phép, cụ thể: tồn dư Cd là 33,75%; Pb là 10%; Hg là 2,5% và Zn 3,75% Rau ở mỗi huyện đều có sự nhiễm bẩn cục bộ, trong đó rau ở Thanh Trì có tồn

dư KLN tương đối cao do sử dụng nguồn nước thải thành phố bị ô nhiễm tưới rau (77,33% mẫu phân tích có hàm lượng Cd cao hơn TCCP) [7]

Năm 2001, Tạ Thị Ly Luân nghiên cứu về sự nhiễm Pb, Cd trong cơ thể ngan Pháp cho rằng: Mức độ ô nhiễm phụ thuộc vào nền thức ăn dinh dưỡng và khẳng định sự tồn lưu Pb, Cd trong sản phẩm chăn nuôi phụ thuộc chủ yếu vào mức độ ô nhiễm môi trường và nền thức ăn dinh dưỡng [23]

Năm 2001, nghiên cứu của WHO tiến hành tại Canada thấy rằng hàm lượng asen trung bình trong 262 mẫu rau là 7 µg/kg tươi, trong 176 mẫu quả là 4,5 µg/kg tươi [12]

Năm 2005, theo khảo sát của Bộ Y tế, tại Hà Nội tỷ lệ mẫu thịt có tồn lưu

Cd, Pb vượt TCCP là 6,67%, tại Thành phố Hồ Chí Minh tỷ lệ mẫu thịt lợn có tồn lưu Cd, Pb vượt ngưỡng là 3,33%; mẫu thịt gà có tồn lưu Cd vượt ngưỡng là 6,67%; tồn lưu Pb vượt ngưỡng là 1,67% [6]

Năm 2007, Lương Thị Hồng Vân và cộng sự khi phân tích hàm lượng As,

Cd, Pb trong cơ thể động vật, thực vật dùng làm thức ăn cho người được nuôi trồng xung quanh khu vực có các phòng thí nghiệm đang hoạt động thấy rằng: Rau trồng trong khu vực nghiên cứu đang bị ô nhiễm KLN ở mức độ đáng báo

động, hàm lượng As, Cd trong rau cao hơn TCCP từ 2,5-2,7 lần Đáng chú ý là, hàm lượng As, Cd, Pb trong đa số động thực vật được nuôi trồng xung quanh khu vực này giảm dần theo khoảng cách từ 500-1000m [45], [46]

Như vậy hầu hết các nghiên cứu đều cho thấy sự ô nhiễm KLN trong thực phẩm đều bắt nguồn từ môi trường bị ô nhiễm KLN Và nguồn nước thải PTN có phải là một trong những nguồn có khả năng gây ô nhiễm cho môi trường và thực phẩm hay không, đây là vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu

1.3.4 Một số biện pháp xử lí ô nhiễm kim loại nặng trong nước

Nước luôn có khả năng tự làm sạch thông qua các quá trình biến đổi lý, hoá, sinh học Khi lượng chất thải đưa vào quá nhiều, vượt quá khả năng giới hạn của quá trình tự làm sạch thì nước bị ô nhiễm Lúc này nước cần được xử lý bằng các phương pháp nhân tạo [12]

Các phương pháp xử lý nước bị ô nhiễm KLN hiện nay gồm phương pháp hoá lý và phương pháp sinh học

- Phương pháp hoá lý: Gồm nhiều phương pháp như oxy hoá hoá học, kỹ thuật

màng, phương pháp bay hơi, lọc bằng đá ong …

+ Oxy hoá hoá học: Đây là phương pháp sử dụng tác nhân oxy hoá chất hữu cơ trong chất thải với mục đích chuyển đổi dạng hoặc thành phần chất thải làm mất đi, hoặc giảm độc tính của nó Phương pháp này dùng để oxy hoá các thành phần vô cơ như sunfit, xyanua, KLN… và thành phần hữu cơ như phenol, hợp chất đa vòng… của nước

+ Kỹ thuật màng:

Màng: Có dạng phiến mỏng và chống lại được sức cản của các thành phần chất lỏng khác nhau khi chuyển qua màng và cho phép tách một số nguyên tố cấu thành chất lỏng Các quá trình lọc gồm thẩm thấu ngược, siêu lọc, vi lọc, màng điện tích

+ Phương pháp bay hơi: Được sử dụng để xử lí các chất ô nhiễm dạng dễ bay hơi và khó phân huỷ sinh học [43]

+ Lọc KLN bằng đá ong: Hệ thống này hoạt động theo nguyên lý trao đổi ion kép Hê thống này hoạt động rất đơn giản, nước sau khi đã được lọc tạp chất,

vi khuẩn, dầu mỡ, thuốc trừ sâu… bằng một nấm lọc sẽ chảy qua hộp có chứa vật liệu đá ong để khử tất cả KLN và các loại khí độc [54]

Các phương pháp hóa lý thường có hiệu quả với các nguồn nước thải công nghiệp có nồng độ KLN cao và pH cực đoan, khối lượng nước thải không quá lớn Người ta thường sử dụng để xử lí giai đoạn đầu tiên của quá trình xử lí nước thải để khử độc tính của chất độc Việc sử dụng các phương pháp hoá lý để xử lí KLN trong nước giá thành cao và chỉ áp dụng trên qui mô nhỏ Hiện nay giải pháp đơn giản, ít tốn kém, hiệu quả cao và thân thiện với môi trường là việc khai thác và sử dụng sinh vật trong việc xử lý ÔNMT, và xử lý nguồn nước ô nhiễm KLN (phương pháp sinh học) [43], [68]

- Phương pháp sinh học: Cơ sở của phương pháp này là hiện tượng nhiều loài

sinh vật (thực vật thuỷ sinh, tảo, vi nấm, vi khuẩn…) hay các vật liệu sinh học

có khả năng giữ lại trên bề mặt hoặc thu nhận vào bên trong các tế bào của cơ thể chúng các KLN tồn tại trong đất và nước (hiện tượng hấp thu sinh học-biosorption) Gần đây các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu để sử dụng vi tảo vào việc xử lí nước ô nhiễm KLN, vì vi tảo có nhiều ưu thế đặc biệt trong việc hấp thu KLN như: Nhiều loại vi tảo có khả năng thu nhận KLN ở mức độ cao, nồng độ KLN tích luỹ trong tế bào có thể cao gấp hàng nghìn lần nồng độ trong tự nhiên Diện tích bề mặt/thể tích cơ thể rất lớn làm cho chúng rất hiệu quả trong việc loại trừ và tái thu hồi KLN Chúng có khả năng thích nghi với sự thay đổi pH và nồng độ KLN Vi tảo có khả năng xử lí với một thể tích lớn nước thải với tốc độ nhanh, có tính chọn lọc cao nên nồng độ KLN còn lại sau khi xử

lí sinh học có thể là rất thấp Tuy nhiên việc sử dụng vi tảo vẫn còn nhiều thách thức vì: Các loại tảo khác nhau có khả năng hấp thu KLN khác nhau, trong số hàng ngàn loài vi tảo đã được phân loại thì số lượng loài đã được nghiên cứu có khả năng hấp thu KLN là rất ít Trạng thái của sinh khối tảo, cách thức tiền xử lí

sinh khối trước khi đem hấp thu KLN cũng có những ảnh hưởng quan trọng tới năng lực hấp thu Và vì lí do thương mại, các chủng tảo có khả năng hấp thu KLN cao và phương pháp tiền xử lí sinh khối thường không được công bố [68]

Ngoài vi tảo thì nhiều loài thực vật cũng có khả năng hấp thụ và tích tụ các KLN trong các bộ phận khác nhau của chúng Người ta đã phát hiện thấy có khoảng 20 loài cải dại thuộc họ hyperaccumulators rất hút những kim loại có độc tính cao… [71]

1.3.5 Cơ chế chung về chuyển hóa KLN trong cơ thể sinh vật và con người

Đây là một quá trình rất phức tạp, song hiện nay nhiều ý kiến cho rằng KLN chủ yếu tác động đến các enzyme trong cơ thể, làm giảm hay mất hoạt tính của chúng, từ đó làm rối loạn các quá trình trao đổi chất Ví dụ như: Ion As3+ có thể tạo phức với coenzyme, phá hủy quá trình phosphate hóa, và làm đông tụ protein As3+ thể hiện tính độc bằng việc tấn công lên các nhóm -SH của các enzyme Các enzyme sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình pyruvic acid bị ảnh hưởng rất lớn bởi sự có mặt của As Enzyme sẽ bị ức chế do việc tạo phức với

As3+ ở nồng độ cao làm đông tụ protein, có lẽ là do As phá hủy các liên kết nhóm sulphur có chức năng bảo toàn cấu trúc bậc 2 và 3

Một số enzyme có chứa kim loại như Ca2+, Mg2+, Zn2+… thì khi KLN xâm nhập vào cơ thể chúng sẽ thay thế các ion này (các kim loại có kích thước

và điện tích tương tự) từ đó làm giảm, thậm chí làm mất hoạt tính enzyme Thí

dụ như Zn2+có trong thành phần mettaloenzyme bị thay thế bởi Cd2+ làm cho cơ thể bị nhiễm độc Cd

Chì ảnh hưởng đến hoạt động của các enzyme và phá vỡ cân bằng nội môi trong cơ thể Nó ức chế một số enzyme quan trọng của quá trình tổng hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp cần thiết trong máu, phá huỷ hồng cầu, cuối cùng cản trở việc sử dụng O2 và glucose để giải phóng năng lượng cho quá trình sống… [39], [44]

1.3.6 Con đường xâm nhập, tích luỹ và đào thải kim loại nặng ở động vật

và con người

- Con đường xâm nhập:

Các KLN xâm nhập vào cơ thể thông qua một số con đường như: hô hấp (hít phải hơi, khói và cát bụi nhỏ - đây là con đường chính); qua da, niêm mạc; qua đường tiêu hoá (nuốt trực tiếp các thức ăn có chứa kim loại độc, hoặc các chất đờm từ phế quản có chứa kim loại)…, song dù xâm nhập vào cơ thể theo con đường nào thì sau một thời gian ngắn sẽ phân bổ vào trong toàn bộ cơ thể KLN theo máu đến các bộ phận của cơ thể, chất độc có thể ở dạng tự do hoặc liên kết với prôtein (thường là albumin) Tiếp theo chất độc vào các mô, ở đó có thể bị chuyển hoá (trong gan), tích luỹ (trong mỡ), bài tiết (trong thận), hoặc thể hiện ở việc đáp ứng các kích thích (trong não)

Để xâm nhập được từ môi trường vào máu, một chất độc phải vượt qua 3 hàng dào ngăn cản là da, biểu mô của hệ tiêu hoá, biểu mô của hệ hô hấp sau

đó mới tấn công lên vị trí xác định Sự xâm nhập của một chất độc qua bất kỳ một màng sinh học nào đều được quyết định bởi tính chất lý hoá của nó, ví dụ như: Mức độ ion hoá thấp; hệ số phân bố mỡ/nước của các dạng ion hoá cao; bán kính nguyên tử hoặc phân tử của các chất có khả năng tan trong nước nhỏ

Ngay khi chất độc vượt qua được các hàng dào này, nó sẽ nhập ngay vào vòng tuần hoàn máu và được mang đi khắp cơ thể Tốc độ phân bố chất độc tới

tế bào của mỗi cơ quan được quyết định bởi dòng máu tới cơ quan đó Tuy nhiên

sự phân bố bất kỳ một chất nào đó có thể bị ảnh hưởng bởi sự tích luỹ lại tại các

tế bào khác nhau trong cơ thể mà có thể xem như vị trí lưu giữ Các vị trí này thường là các protein của huyết tương, mỡ của cơ thể, xương, gan và thận [39]

trong mô mềm là 40 ngày Cacdimi có chu kỳ bán huỷ khá dài ở người nên sau

khoảng 40 năm sẽ tích luỹ rất nhiều ở vỏ thượng thận

- Con đường đào thải:

KLN được đào thải chủ yếu qua đường tiêu hoá , bài tiết (qua thận) Ngoài ra một số KLN còn được đào thải qua da, nước bọt, móng, tóc, sữa…

Qua đường tiêu hoá: chất độc theo mật vào ruột và được đổ ra ngoài theo phân và qua thận vào đường tiêu hoá, và theo phân ra ngoài

Qua thận: Các chất độc qua thận, theo nước tiểu ra ngoài [1], [12], [22], [44]

1.3.7 Đặc điểm chính của một số KLN được nghiên cứu trong đề tài

1.3.7.1 Cadimi (Cd)

- Đặc điểm lý, hoá học của cadimi: Là kim loại thuộc nhóm IIB, mềm, mầu

trắng bạc, dễ dát mỏng, có khối lượng phân tử là 112,41; điện tích hạt nhân là 48; tỷ trọng là 8,6; nóng chảy ở nhiệt độ 321,070C; sôi ở 7670C Lượng các hợp chất Cd phát thải khoảng chừng 8-9×103 tấn/năm (90% do hoạt động nhân tạo), nguồn gốc Cd đi vào trong nước là do quá trình khai thác quặng kẽm (tuyển nổi) và những ứng dụng trong công nghiệp (quá trình gia công xử lý bề mặt có dùng các loại bột màu là hợp chất của kẽm) [7]

- Tính độc: Cd là nguyên tố rất độc, không cần thiết cho cơ thể sống, nó có thể

thay thế kẽm trong một số cấu trúc của cơ thể nên có thể trữ lại trong người và gây độc Thực nghiệm trên động vật cho thấy hiệu ứng gây độc của Cd ngay ở liều lượng rất thấp

- Ảnh hưởng của Cd đến người và động vật: Trên động vật thí nghiệm nếu trong

khẩu phần ăn có Cd dài ngày, người ta thấy có những thay đổi ở tổ chức tế bào thận, gây tổn thương tế bào ống thận, dẫn đến làm giảm trọng lượng phân tử protein nước tiểu, đường niệu, các acid amin niệu Ngoài ra Cd còn làm giảm trọng lượng thai động vật, rối loạn cấu tạo xương, tăng tỉ lệ tử vong bào thai, và ảnh hưởng đến cả hệ thống miễn dịch Nhiều nghiên cứu trên người cho thấy có liên quan giữa mức độ phơi nhiễm Cd và bệnh tật, như rối loạn chức năng thận,

chuyển hoá canxi ở xương và có thể gây loãng xương, làm tăng huyết áp, gây ung thư phổi… thậm chí dẫn đến tử vong

- Nồng độ Cd cho phép: Trong nước uống tối đa là 0,005mg/l (theo quy định

của WHO) [1], [22], [29] Tiêu chuẩn cho phép của Cd (TCVN 5945/2005) đối với nước thải loại A là 0,005mg/l, loại B là 0,01mg/l và loại C là 0,5mg/l [40]

1.3.7.2 Chì (Pb)

- Đặc điểm lý, hoá học: Chì là kim loại có mầu xám nhạt, nguyên tử lượng là

207,19; điện tích hạt nhân là 82; tỷ trọng 11,3; nhiệt độ nóng chảy là 3270C; sôi

ở 17370C; ở 550-5600C chì đã bay hơi mạnh ra môi trường xung quanh Chì là một kim loại có tính chất lưỡng tính, hoá hợp dễ dàng với halogen, oxy tạo thành các hợp chất

Trong thuỷ quyển, chì thường tồn tại ở các hợp chất Pb2+ được hydrat hoá, các hợp chất ở dạng huyền phù hay tham gia vào các phản ứng hoà tan Trong môi trường nước, tính năng của hợp chất chì được xác định chủ yếu thông qua

độ tan của nó Độ tan của chì phụ thuộc vào pH, pH tăng thì độ tan giảm và phụ thuộc vào các yếu tố khác như độ muối (hàm lượng các ion khác) của nước [1], [12], [29], [44], [53]

- Tính độc: Chì rất độc cho cơ thể người và động vật Khi nồng độ chì trong

nước uống là 0,042-1,0mg/l sẽ xuất hiện triệu chứng bị ngộ độc kinh niên ở người Nồng độ 0,18mg/l động vật máu nóng bị ngộ độc Trong nước tưới có nồng độ khoảng 5mg/l thì thực vật bị nhiễm độc

- Ảnh hưởng của chì đến người và động vật: Chì tác động đến nhiều cơ quan

trong cơ thể Ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thần kinh như gây tổn thương các tế bào não, làm cho hệ thần kinh luôn căng thẳng, kích động, co giật, hôn mê… đặc biệt đối với trẻ em chì tác động mạnh mẽ, làm giảm trí thông minh Đối với hệ tuần hoàn chì gây co mạch ngoại vi, tăng huyết áp, thiếu máu Với hệ sinh sản nó có thể gây vô sinh và xảy thai Ngoài ra hấp thu chì quá mức và kéo dài còn ảnh hưởng tới chức năng thận (suy thận, vô niệu), tuyến nội tiết, hệ thống miễn dịch…[ 1], [12], [13]

- Nồng độ cho phép: Nước uống 0-0,1mg/l (tuỳ tiêu chuẩn từng nước) Liều

lượng tối đa chì trong khẩu phần ăn trong ngày là 0,005mg/kg thể trọng Tiêu chuẩn cho phép của Pb (TCVN 5945:2005) đối với nước thải loại A là 0,1mg/l, loại B là 0,5mg/l và loại C là 1,0mg/l

1.3.7.3 Kẽm (Zn)

- Đặc điểm lý, hoá học của kẽm: Là nguyên tố thuộc nhóm IIB; là kim loại trắng

với sắc lam, mềm, giòn; tỉ khối 6,77; nhiệt độ sôi 906.20C Các muối tan trong nước clorua, sunfat, nitrat Trong tự nhiên hàm lượng Zn thường rất nhỏ từ 0,0001-5,77mg/l, thụ động hoá trong nước Zn có tính chất lưỡng tính, là chất khử mạnh

- Tính độc: Kẽm và các hợp chất của kẽm ít ảnh hưởng đến động vật đẳng nhiệt

mà chỉ ảnh hưởng đến động vật biến nhiệt Nồng độ kẽm trong kẽm sunfat là 0,4mg/l gây tử vong cho cá gai trong 7 ngày

- Ảnh hưởng của kẽm đến người và động vật: Kẽm là nguyên tố vi lượng, cần

thiết cho cơ thể người và động vật Một khẩu phần mẫu cung cấp hàng ngày từ 0,17-0,25mg Zn/kg thể trọng Kẽm có trong thành phần các loại khoáng chất và vitamin, được tìm thấy trong insulin, các protein chứa kẽm, và các enzyme như superoxit dismutas Trong biệt dược chứa kẽm có tác dụng làm nhanh lành vết thương, chống cảm… Đàn ông thiếu hụt Zn có thể dẫn tới giảm số lượng tinh trùng và tần suất tình dục

Trong thức ăn có hàm lượng Zn giới hạn từ 5-10ppm không ảnh hưởng đến sức khoẻ con người Nếu ăn phải một lượng lớn kẽm (5-10g ZnSO4 hoặc 3-5g ZnCl2) sẽ bị ngộ độc cấp tính, có thể gây chết người với các triệu chứng như

có vị kim loại khó chịu và dai dẳng trong miệng, nôn, ỉa chảy, mồ hôi lạnh, mạch đập khẽ, chết sau 10 đến 48 giây

- Nồng độ kẽm cho phép: Nước uống 1-15mg/l theo tiêu chuẩn từng loại nước

uống, [19], [27], [43], [58] Tiêu chuẩn cho phép của Zn (TCVN 5945:2005) đối với nước thải loại A là 3,0mg/l, loại B là 3,0mg/l và loại C là 5,0mg/l [40]

1.3.7.4 Mangan (Mn)

- Đặc điểm lý, hoá học: Mangan là nguyên tố thuộc nhóm VIIB, kim loại mầu

trắng bạc hay xám nhạt, tỉ khối 7,44, cứng và giòn, khó nóng chảy, bột rất mịn

tự cháy Bị thụ động hoá trong nước nguội Hợp chất phổ biến nhất của Mn trong tự nhiên là MnO2 (khoáng vật pirolusit)

- Tính độc: Có nhiều giả thiết cho rằng Mn là tác nhân gây đột biến đối với các

động vật đẳng nhiệt Đối với sinh vật thủy sinh thì Mn ít gây độc Với cây trồng, khi hàm lượng Mn là 2mg/l sẽ gây độc cho cây họ đậu, 5-10mg/l gây độc cho cà chua

- Ảnh hưởng của mangan đến người và động vật: Mangan là nguyên tố vi lượng

trong cơ thể sống Ion mangan là chất hoạt hoá một số enzim xúc tiến một số quá trình tạo máu và sản xuất kháng thể, nâng cao sức đề kháng của cơ thể Ngoài ra Mn còn có tác dụng đến sự sản sinh tế bào sinh dục, đến trao đổi chất

Ca và P trong cấu tạo xương Thức ăn cho trẻ em thiếu Mn thì hàm lượng enzyme photphotaza trong máu và xương sẽ bị giảm ảnh hưởng đến cốt hoá của xương, gây biến dạng Thiếu Mn còn có thể gây ra rối loạn về thần kinh như bại liệt, co giật

- Nồng độ cho phép: Nước uống từ 0,01-0,5mg/l tuỳ thuộc tiêu chuẩn

từng loại nước [1], [13] [18], [27], [58] Tiêu chuẩn cho phép của Mn (TCVN 5945:2005) đối với nước thải loại A là 0,5mg/l, loại B là 1,0mg/l và loại C là 5,0mg/l [40]

1.3.7.5 Đồng (Cu)

- Đặc điểm lý, hoá học: Cu là nguyên tố thuộc nhóm IB, kim loại mầu đỏ, dẫn

điện và dẫn nhiệt tốt, khó nóng chảy, có tính khử yếu, được phân bố rộng rãi trong tự nhiên Cu không biến đổi ở trong không khí khi không có hơi ẩm và

CO2, bị mờ đục khi đun nóng, nhiệt độ nóng chảy là 10830C, nhiệt độ sôi là 25670C

- Tính độc: Khi hàm lượng Cu trong cơ thể người là 10g/kg thể trọng gây tử

vong, liều lượng 60-100mg/kg gây buồn nôn, mửa oẹ Đối với cá hàm lượng Cu

là 0,002mg/l làm chết 50% cá thí nghiệm Với thực vật khi hàm lượng Cu là 0,1mg/l đã gây độc

- Ảnh hưởng của Cu đến người và động vật: Đồng là nguyên tố vi lượng đối

với người và động vật, hàng ngày cơ thể cần 0.033-0.05mg/kg thể trọng Đồng được tìm thấy trong một số loại enzyme, bao gồm nhân đồng của cytochrom c oxidas, enzyme chứa Cu-Zn superoxid dimutas, và nó là kim loại trung tâm của chất chuyên chở oxy hemocyanin Cu có chức năng sinh lý quan trọng như: Thúc đẩy sự hấp thu và sử dụng sắt để tạo thành hemoglobin của hồng cầu, tham gia vào thành phần của sắc tố mầu đen Thiếu đồng sẽ gây thiếu máu, sinh trưởng chậm Nếu ăn phải một lượng lớn muối đồng có thể bị ngộ độc cấp tính Biểu hiện ngộ độc ngay như nôn nhiều, làm thoát ra ngoài phần lớn lượng Cu ăn phải Chất nôn có mầu xanh đặc hiệu của đồng, sau khi nôn nước bọt vẫn tiếp tục ra nhiều và trong một thời gian dài vẫn còn dư vị đồng trong miệng Ngoài ra khi cơ thể bị nhiễm độc đồng có thể gây một số bệnh về thần

kinh, gan, thận, nếu lượng lớn được hấp thụ qua đường tiêu hoá có thể gây tử vong

- Nồng độ cho phép: Tuỳ từng loại nước uống khác nhau mà tiêu chuẩn khác

nhau Đối với nước uống đóng chai, nồng độ Cu cho phép không vượt quá 1mg/l [1], [19], [27], [58], [61], [62] Tiêu chuẩn cho phép của Cu (TCVN 5945:2005) đối với nước thải loại A là 2,0mg/l, loại B là 2,0mg/l và loại C là 5,0mg/l

1.3.7.6 Thủy ngân (Hg)

- Đặc điểm lý, hóa học: Thủy ngân là kim loại duy nhất tồn tại dưới dạng lỏng ở

nhiệt độ thường, có nhiệt độ sôi 356,730C Thủy ngân đặc trưng bởi khả năng dễ bay hơi, dễ dàng kết hợp với những phân tử khác như với kim loại (tạo hỗn hống), với phân tử chất vô cơ (muối) hoặc hữu cơ (cacbon) Thủy ngân được xếp vào họ kim loại nặng với khối lượng nguyên tử là 200

- Tính độc: Là một kim loại độc Độc tính của thuỷ ngân gây ra từ tính dễ bay

hơi của nó (bởi vì nó rất dễ được hít vào cơ thể), từ tính tan trong mỡ (nó được

vận chuyển dễ dàng trong cơ thể), từ khả năng kết hợp với những phân tử khác

và làm mất chức năng của chúng [79]

- Nồng độ cho phép: Tiêu chuẩn cho phép của Hg (TCVN 5945:2005) đối với

nước thải loại A là 0,005mg/l, loại B là 0,01mg/l và loại C là 0,01mg/l

1.3.7.7 Asen (As)

- Đặc điểm lý, hóa học: Asen là kim loại nhóm VA Nguyên tố asen có hai dạng

là dạng kim loại và dạng không kim loại Dạng không kim loại được tạo nên khi làm ngưng tụ, hơi của chúng là những chất rắn mầu vàng do đó còn được gọi là asen vàng Dạng kim loại của asen có mầu trắng bạc, giòn, dễ nghiền, có nguyên

tử lượng 74,92, điện tích hạt nhân là 32, tỷ trọng là 5,7, nhiệt độ nóng chảy là

8170C, nhiệt độ sôi là 6140C Trong tự nhiên As tồn tại dưới dạng hợp chất vô

cơ và hữu cơ Ở điều kiện thường As bị oxy hóa trên bề mặt nhưng khi đung nóng chúng đều cháy tạo thành oxit Với các kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại khác, asen tương tác tạo thành asennua Hydrua của asen (AsH3 – asin)

là chất khí không mầu, có mùi tỏi và rất độc [22]

- Tính độc: Asen và nhiều hợp chất của nó là những chất độc nguy hiểm Asen

phá vỡ việc sản xuất ATP Ở cấp độ của chu trình Krebs, asen ức chế pyruvat dehydrogenase và bằng cách cạnh tranh với phosphat, nó tháo bỏ phosphoryl hóa - ôxi hóa, ức chế quá trình khử NAD+ có liên quan tới năng lượng, hô hấp tế bào và tổng hợp ATP Sự sản sinh H202 cũng tăng lên, điều này có thể tạo thành các dạng ôxy hoạt động (gốc tự do) Từ đó dẫn tới hội chứng rối loạn chức năng

đa cơ quan và có thể gây bệnh hiểm nghèo (nhiễm độc, ung thư), thậm chí gây

tử vong [22]

- Nồng độ cho phép: Tiêu chuẩn cho phép của As (TCVN 5945:2005) đối với

nước thải loại A là 0,05mg/l, loại B là 0,1mg/l và loại C là 0,5mg/l

1.3.7.8 Sắt (Fe)

- Đặc điểm lý, hóa học: Sắt là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn

nguyên tố có ký hiệu Fe và số hiệu nguyên tử bằng 26 Nằm ở phân nhóm VIIIB

chu kỳ 4 Sắt khá dồi dào trong các thiên thạch kim loại và các hành tinh lõi đá (như Trái Đất, Sao Hoả) Sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng kim loại sản xuất trên toàn thế giới Sự kết hợp của giá

thành thấp và các đặc tính tốt về chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho nó trở thành không thể thay thế được, đặc biệt trong các ứng dụng như sản xuất ô tô, thân tàu thủy lớn, các bộ khung cho các công trình xây dựng

- Tính độc của sắt: Việc hấp thụ quá nhiều sắt gây ngộ độc, vì các sắt II dư thừa

sẽ phản ứng với các perôxít trong cơ thể để sản xuất ra các gốc tự do Khi sắt trong số lượng bình thường thì cơ thể có một cơ chế chống ôxi hóa để có thể kiểm soát quá trình này Khi dư thừa sắt thì những lượng dư thừa không thể kiểm soát của các gốc tự do được sinh ra Một lượng gây chết người của sắt đối với trẻ 2 tuổi là ba gam sắt Một gam có thể sinh ra sự ngộ độc nguy hiểm Danh mục của DRI về mức chấp nhận cao nhất về sắt đối với người lớn là 45 mg/ngày Đối với trẻ em dưới 14 tuổi mức cao nhất là 40 mg/ngày Nếu sắt quá nhiều trong cơ thể (chưa đến mức gây chết người) thì một loạt các hội chứng rối loạn quá tải sắt có thể phát sinh, chẳng hạn như hemochromatosis Vì lý do này, mọi người không nên sử dụng các loại hình sắt bổ sung trừ trường hợp thiếu sắt

và phải có chỉ định của bác sĩ chuyên khoa Việc hiến máu là đặc biệt nguy hiểm

do có thể sinh ra chứng thiếu sắt và thông thường được chỉ định bổ sung thêm các biệt dược chứa sắt

- Nồng độ cho phép: Tiêu chuẩn cho phép của Fe (TCVN 5945:2005) đối với

nước thải loại A là 1,0mg/l, loại B là 5,0mg/l và loại C là 10,0mg/l

Như vậy KLN dù là nguyên tố vi lượng nhưng khi ở nồng độ cao vẫn có độc tính đối với con người và sinh vật Trong đó đáng chú ý là những kim loại

có khả năng gây độc ở nồng độ thấp (độc tính rất cao) như Cd, Pb, As, Hg

1.4 MỘT SỐ VĂN BẢN QUY ĐỊNH TIÊU CHUẨN VỂ CHẤT LƯỢNG

VÀ ĐỘ AN TOÀN CỦA THỰC PHẨM LÀ THỰC VẬT VÀ ĐỘNG VẬT

1.4.1 Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT về việc ban hành “Quy định giới hạn tối

đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm“ của Bộ trưởng Bộ Y tế ký ngày 19/12/2007

Nội dung liên quan đến đề tài:

- Giới hạn tối đa kim loại trong thực phẩm

- Quy định giới hạn cho phép

1.4.2 Bảng thành phần dinh dưỡng thực phẩm Việt Nam do Viện Dinh dưỡng biên soạn và Nhà xuất bản Y học ấn hành năm 2000

Nội dung liên quan đến đề tài:

- Bảng I: Bảng thành phần các chất dinh dưỡng chính trong thực phẩm (Nhóm IV: Rau, quả, củ dùng làm rau; Nhóm VIII: Thủy sản và sản phẩm chế biến)

- Bảng II: Hàm lượng các acid amin trong thực phẩm

- Bảng IV: Hàm lượng các chất khoáng và vi khoáng trong thực phẩm

1.5 VẤN ĐỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG

Ngày nay, con người đang đứng trước những thử thách lớn về môi trường Với sự phát triển của xã hội công nghiệp, nhiều nguồn năng lượng mới, vật liệu mới, kỹ thuật tiên tiến đã được khám phá Trong nông nghiệp con người đã lạm dụng phân bón hoá học và thuốc bảo vệ thực vật, gây ô nhiễm môi trường đất và nước nghiêm trọng Đặc biệt là trong thế kỷ XX, sau khi chiến tranh thế giới lần thứ hai kết thúc, các nước bị chiến tranh tàn phá đã bước vào thời kỳ khôi phục kinh tế sau chiến tranh Nhiều nước đã bước vào công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Một số nhân tố mới như cách mạng khoa học kỹ thuật, sự bùng nổ dân

số, sự phân hoá các quốc gia giàu nghèo đã tác động và can thiệp mạnh mẽ, đôi khi thô bạo vào tài nguyên và môi trường Môi trường là tổng hợp các điều kiện sống của con người Phát triển là quá trình cải tạo và cải thiện các điều kiện đó Môi trường và phát triển có quan hệ rất chặt chẽ với nhau Môi trường luôn chịu các tác động của các hoạt động phát triển xã hội, còn phát triển luôn luôn gây ra

ô nhiễm và làm suy thoái môi trường Và như chúng ta đã biết môi trường thiên nhiên cung cấp nguồn tài nguyên phong phú “rừng vàng, biển bạc” và phúc lợi cho con người, nhưng đồng thời cũng là nguồn gây thiên tai, thảm hoạ đối với sản xuất và đời sống cho con người như bão, lũ lụt, động đất, sóng thần, tăng

nhiệt độ trái đất… Những năm gần đây nhân loại cũng đã và đang được biết, được chứng kiến và đối mặt với ngày càng nhiều những hiện tượng thiên nhiên bất lợi mà đó cũng chính là kết quả của những tác động của chính chúng ta vào môi trường sống của mình trong suốt thời gian qua Vì thế nên mục tiêu phát triển kinh tế xã hội (phát triển) của con người luôn phải gắn liền với bảo vệ môi trường Muốn bảo vệ môi trường tốt phải thực hiện phát triển bền vững và ngược lại Bảo vệ môi trường bao gồm các hoạt động phòng ngừa và hạn chế các tác động xấu của các hoạt động phát triển đối với môi trường, khắc phục ô nhiễm, suy thoái, sự cố môi trường, nâng cao chất lượng môi trường và đảm bảo cân bằng sinh thái Còn phát triển bền vững là phát triển đáp ứng các nhu cầu vật chất và tinh thần của thế hệ hiện tại nhưng không làm tổn hại đến khả năng thoả mãn nhu cầu đó của các thế hệ tương lai Chính vì vậy ngay từ những năm 1960-1970 các nước tư bản phương Tây đã thực sự quan tâm đến tài nguyên và môi trường sống của con người Đầu năm 1970 Hoa Kỳ đã ban hành luật và chính sách quốc gia về môi trường, gọi tắt là NEPA Tiếp theo là một loạt các nước phương Tây khác như Canada, Australia, Anh, Nhật, Đức…, rồi đến một

số nước đang phát triển ở Châu Á Thái Bình Dương vào những năm 1970-1980

Và các tổ chức quốc tế như Liên Hợp Quốc (1972), WHO, UNESCO, UNEP, UNDP, WB cũng đã có những công bố, những nội dung hoạt động liên quan đến việc bảo vệ môi trường và sức khoẻ cho con người Ở nước ta đến năm 1994 thì luật bảo vệ môi trường chính thức được ban hành, nhưng vấn đề về bảo vệ môi trường đã được thực hiện từ năm 1984 đối với các dự án xây dựng lớn [14]

Phần 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1. Nước thải phòng thí nghiệm chung

Ba loại nước thải PTN chung (kí hiệu A,B,C) của 3 trường đại học đóng trên địa bàn tỉnh Thái nguyên Ba loại nước thải này được lấy tổ hợp từ các mẫu nước thải đơn (lấy 1lít/1lần/ngày), lấy nhiều lần vào nhiều thời điểm khác nhau trong ngày, tuần Tổng thời gian thu thập nước thải cho thí nghiệm là 5 tháng + Nước thải A: Nước thải được lấy từ đầu cống dẫn, cách nhà thí nghiệm của trường A khoảng 1,5-2,5m, từ vị trí lấy mẫu, nước thải đổ vào cống thoát nước của thành phố và đổ ra sông Nước thải này trong, có vẩn đục, bốc mùi hoá chất

+ Nước thải B: Nước thải được lấy trực tiếp từ ống dẫn của các phòng thí nghiệm của trường B trước khi đổ ra môi trường ngoài ruộng, vườn, ao Nước thải B có mầu hơi vàng, có nhiều bọt, váng, và mùi hôi nồng

+ Nước thải C: Nước thải được lấy trực tiếp từ ống dẫn nước thải từ các PTN của trường C trước khi đổ ra ngoài ao nuôi thuỷ sản Nước thải C có màu nâu đen, mùi hắc

+ Nước D – Đối chứng: Nước được lấy từ ao nuôi cá của một hộ gia đình thuộc xóm Sơn tiến – Xã Quyết thắng – TP Thái Nguyên: được dùng để pha loãng các loại nước thải A,B,C theo tỉ lệ quy định của thí nghiệm và dùng để nuôi cá, tưới rau cho lô đối chứng

2.1.2 Thực vật thí nghiệm

2.1.2.1 Rau cải:

- Tên khoa học của chi rau cải là Brassica

Loài cải được dùng trong thí nghiệm của đề tài là Loài cải thìa hay cải

trắng (Brassica sinensis.L) nhóm này có cuống hình lóng máng, màu trắng hoặc

xanh nhẹ, phiến lá hơi tròn Cây mọc gọn, nhiệt độ thích hợp là 10 - 270C [10]

- Đặc tính sinh học:

Rau cải là loài cây thích hợp ở điều kiện khí hậu mát, lạnh Tuy vậy, có nhiều giống chịu nóng rất tốt Vì vậy, có thể trồng ở nhiều vùng trên đất nước ta

và trong mỗi vùng có thể trồng được nhiều vụ khác nhau

Rau cải có bộ rễ ăn nông, chỉ tập trung chủ yếu trong tầng đất màu Bộ lá khá phát triển, to bản nhưng mỏng nên chịu hạn kém và dễ bị sâu bệnh gây hại [10]

Tiến hành tưới nước thải liên tục cho rau thí nghiệm mỗi ngày một lần, tưới nước thải với tỷ lệ: 1thể tích(V) nước ao + 1V nước thải Tổng lượng nước thải tưới

trên mỗi lô thí nghiệm khoảng 30 - 35 lít/đợt nghiên cứu

Rau cải (Brassica sinensis.L) trong thí nghiệm

- Mô hình thí nghiệm đối với rau cải

2.1.2.2 Cây chè

- Tên khoa học của cây chè là Camellia sinensis Giống chè sử dụng trong thí

nghiệm là chè Tri 777, do Công ty giống cây trồng Thái Nguyên cung cấp Chè

thuộc Giới Plantae; Ngành hạt kín (Angiospermae); Lớp hai lá mầm (Dicotyleonae); Bộ chè (Theales); Họ chè (Theaceae); Chi chè (Camellia); Loài

Camellia sinensis; giống Tri 777 Hệ rễ chè bao gồm: rễ trụ, rễ bên, rễ hấp thu

Rễ trụ có thể dài đến 2m nhưng thường chỉ dài đến 1m Sự phát triển của hệ rễ phụ thuộc vào chế độ chăm sóc, tính chất đất, tuổi chè, giống Lá chè là loại lá đơn, nguyên, có hệ gân lá rất rõ Những gân chính của lá chè không mọc ra tận mép, nối với nhau thành mạng Rìa lá có răng cưa, đầu lá, màu sắc lá, số gân chính, hình dạng lá là các chỉ tiêu phân loại giống Lá chè có màu từ màu xanh

30 ngày

Lô A

Thu lấy thân, lá để phân tích các chỉ tiêu NC

Lô D

Lô C

Lô B

Tưới nước thải B

Tưới

nước

thải A

Tưới nước thải C

Tưới nước

đến màu vàng, kích thước thay đổi tuy giống, tuổi cây và tình trạng dinh dưỡng

Lá chè có nhiều hình dạng khác nhau: thuôn, mũi mác, ô van, trứng gà, gần tròn

- Bố trí thí nghiệm: Sau khi chè mọc tốt trong vườn khoảng 1 tháng chuyển cây chè vào trồng theo 4 lô, mỗi lô gồm 35 cây, lô tưới nước thải A, lô tưới nước thải B, lô tưới nước thải C và lô tưới nước ao D (lô ĐC) Tiến hành tưới nước thải liên tục 90 ngày Tổng lượng nước được tưới trên mỗi lô thí nghiệm khoảng

40 lít/đợt nghiên cứu với tỷ lệ 1:1 (1V nước ao + 1V nước thải) Điều kiện chăm sóc về phân bón, bắt sâu, ánh sáng …là như nhau

Chè TRI 777 trong thí nghiệm

- Mô hình thí nghiệm đối với cây chè:

2.1.3 Động vật thí nghiệm

2.1.3.1 Cá trê lai: Tên khoa học của loài cá Trê lai được dùng trong thí nghiệm của đề

tài là Clarias macrocephalus Cá trê lai có ưu điểm là chịu đựng ở môi trường không

thuận lợi hơn nhiều loại cá khác, cá có thể sống ở nhiệt độ thấp đến 7oC và nhiệt độ cao đến 39,5oC, độ pH từ 3,5 đến 10,5

2.1.3.2 Ốc bươu vàng: Loài Ốc bươu vàng được dùng trong thí nghiệm của đề tài có

tên khoa học là Pomacea canaliculata Ốc bươu vàng sống trong nước ngọt hoặc đất

sình lầy, thích nghi cao với điều kiện sống Chúng ăn thực vật rất phàm và ăn rất khoẻ, chúng ăn các lá cây mềm, nhất là chất hữu cơ mục nát và mạ non

Đo chiều cao cây, đếm nhánh

và thu lấy

lá để phân tích các chỉ tiêu NC

Lô A

90 ngày

Lô D

Lô C

Lô B

Tưới nước thải B

Tưới

nước

thải A

Tưới nước thải C

Tưới nước

ao D

30 ngày

Chè trồng trong vườn (đo chiều cao cây, chiều dài, chiều rộng lá trước khi trồng vào các luống)

Chè trồng trong các lô thí nghiệm (hộp xốp) (đo chiều cao cây, chiều dài, chiều rộng lá trước khi đưa vào từng lô)

Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Bộ Mã sỗ: B2009.TN01.11 36

www.quangngai.gov.vn/quangngai/t 9/46158 Cá trê lai dùng trong thí nghiêm

blog.yume.vn/xem-blog/oc-buou-va 9C7.html Ốc bươu vàng trong thí nghiệm

- Bố trí thí nghiệm: Cá và ốc được chia làm 4 lô thí nghiệm, trong đó các lô A,

B, C được nuôi có tác động của nước thải A, nước thải B, nước thải C và lô D được nuôi bằng nước ao nuôi cá bình thường dùng làm lô đối chứng (Lô D) Trước khi tác động nước thải, cá và ốc được nuôi 15 ngày như nhau về môi trường nước và thức ăn Sau đó tác động nước thải vào các lô thí nghiệm A, B,

C với tỷ lệ 3% (3 thể tích (V) nước thải:100 thể tích (V) nước ao), hàng ngày theo dõi hoạt động và sự sống chết của cá và ốc, cứ 2 ngày tiến hành thay nước nuôi cá và ốc 1 lần Sau khi tác động nước thải 15 ngày bắt cá và ốc để tiến hành phân tích

Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Bộ Mã sỗ: B2009.TN01.11 37

- Mô hình thí nghiệm đối với cá và ốc:

2.2 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

2.1.1 Địa điểm nghiên cứu

- Địa điểm lấy mẫu nước thải:

Lấy mẫu nước thải tại nơi chứa nước thải PTN chung của 3 trường đại học trên địa bàn tỉnh Thái nguyên

- Địa điểm phân tích mẫu:

+ Phòng thí nghiệm Hoá học, Sinh học, trường Đại học Khoa học - Đại học Thái nguyên: Phân tích chỉ số pH, COD, BOD, DO, hàm lượng các KLN trong nước

-Nguy cơ gây chết

- Độ đục

- Độ cứng… -Vi sinh vật -Hàm lượng các KLN

Tác động

Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Bộ Mã sỗ: B2009.TN01.11 38

+ Phòng thí nghiệm BM hóa sinh và BM Sinh thái-Môi trường -Viện khoa

học sự sống – ĐH Thái Nguyên: Phân tích hàm lượng KLN tồn lưu trong động

vật thí nghiệm, hàm lượng khoáng tổng số, protein tổng số

+ Phòng thí nghiệm BM Mô học và BM Độc chất học - Môi trường -

Trường Đại học Y khoa – Đại học Thái Nguyên, phân tích tiêu bản tế bào gan cá

thí nghiệm và chỉ số vi sinh vật trong nước thải

+ Phòng Hoá sinh protein - Viện Công nghệ Sinh học Hà Nội, phân tích

hàm lượng và thành phần acid amine trong cá

2.2.2 Thời gian nghiên cứu

Tháng 08/2008 đến tháng 10/2010

2.3 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

2.3.1 Hoá chất

Sử dụng các hóa chất siêu sạch của hãng MERCK (Đức), hãng prolet

(Tây Ban Nha) như: HCl, HNO3, HClO4, H2O2, H2SO4, NaCl, NaOH, Na2O,

NH4Cl, CH3COOH, CH3COONa, AgCl, Hg, Chất chuẩn Cd,…

2.3.2 Thiết bị

Kính hiển vi quang học olympus, máy hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic

Absorption Spectrometry) của Anh, Máy cực phổ Metrohm 797 VA Computrace

(Thụy Sỹ), máy đo pH của hãng Precisa, máy phân tích acid amin tự động

HP-Amino Quant Seriese II của hãng Hewlett Parkard (Mỹ), và một số thiết bị liên

quan khác

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Sử dụng phương pháp nghiên cứu mô tả, phân tích Thiết kế nghiên cứu

cắt ngang, so sánh các mẫu độc lập và so sánh với đối chứng hoặc tiêu chuẩn

Việt Nam (TCVN) hoặc Quy chuẩn Việt Nam (QCVN) và tiêu chuẩn cho phép

(TCCP)